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1、 I 摘摘 要要 现在各大中城市出租车行业都已普及自动计价器，所以计价器技术的发展已成 定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设加快，象征着城市面貌的出租车行 业也将加速发展，计价器的普及也是毫无疑问的，所以未来汽车计价器的市场还是 十分有潜力的。本系统以 STC89C54 单片机为核心，用电机模拟车轮运转，A04E 霍 尔传感器测电机转数。文章详细介绍了出租车计价器的硬件电路和软件设计。硬件 部分利用霍尔元件将电机每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信 号经过处理送显示。软件部分用 C 语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统实 现了对出租车里程的测量统计，并能将出租车的里程数
2、、候时时间、时距并计总价 用 LCD 实时显示。 关键词：里程，霍尔元件，LCD 显示，时距并计 II Abstract It is the major cities in the taxi industry has universal automatic meter now，and meter technology development is a foregone conclusion. And some small cities not yet universal, but with increasing speed up urban construction, a symbol of
3、taxi industry will also accelerate development, and the popularity meter is no doubt, therefore, the future of the automobile market valuation is still potential. By STC89C54 as kernel, electric motor imitating wheel revolving, using A04E Hall element to measure revolution, the measure and statistic
4、 are achieved. In this article, the hardware circuit and software design of taximeter are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the electric motor into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system
5、is sent to display scream. About the software, in C language, the program is designed in the mode of modules. The system has realized the taxi mileage waiting time and total price of time and mileage counting together can be displayed on LCD. Keywords: Mileage,Hall element,LCD,Time and mileage count
6、ing together III 目目 录录 第一章 绪论1 1.1 课题背景 1 1.2 课题的主要任务及内容2 第二章 出租车计价器系统总体方案设计4 2.1 任务分析与实现4 2.2 出租车计价器系统硬件方案设计4 2.2.1 里程测量传感器的设计.5 2.2.2 方案的确定.7 2.3 出租车计价器系统软件方案设计7 第三章 出租车计价器系统硬件电路设计9 3.1 概述9 3.2 传感器及其测量系统9 3.2.1 霍尔传感器的测量原理.10 3.2.2 集成开关型霍尔传感器.11 3.3 单片机的原理及应用12 3.3.1 单片机原理简介.12 3.3.2 单片机的引脚功能介绍.13
7、3.3.3 单片机中断系统介绍.16 3.3.4 单片机定时/计数功能介绍18 3.4 单片机外围电路的设计19 3.4.1 时钟电路的设计.19 3.4.2 复位电路的设计.20 3.4.3 显示电路的设计.22 第四章 出租车计价器系统软件程序设计25 4.1 概述25 4.2 出租车计价器系统总体程序设计25 4.3 中断子程序的设计26 4.4 数据处理子程序的设计27 第五章 系统调试与分析29 5.1 硬件电路的搭建29 5.2 调试故障及原因分析29 5.3 调试结果29 5.3.1 候时显示.29 5.3.2 里程显示.30 5.3.3 停车总价显示.31 第六章 社会经济效益
8、分析32 结束语33 IV 致 谢34 参考文献35 附录 出租车计价器系统硬件系统原理图37 附录 元件清单38 附录 程序清单39 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题背景课题背景 随着我国经济的迅速发展，人民生活水平的显著提高，城市的交通日趋完善， 出租车计价器的应用也越来越广泛。虽然私家车的拥有量在大幅度地提高，但是出 租车还是在我国的交通运输中承担着重要的角色，出租车计价器是出租车上必不可 少的重要仪器，它是负责出租车营运收费的专用智能化仪表。用户不仅要求计价器 性能稳定、计价准确而且对它的要求也越来越高。 近年来，我国出租汽车行业迅猛发展，出租汽车已经成为我国城市公共交通的 重
9、要组成部分和现代化城市必备的基础设施，成为人们工作、生活中不可缺少的交 通工具。出租汽车服务行业和出租汽车计价器紧密相关，因为出租汽车必须安装出 租汽车计价器才能投入营运。出租汽车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离 和等候时间的多少进行计价，并直接显示车费值的计量器具。计价器是出租汽车的 经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准 确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租 汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技 术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。 出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新
10、兴行业，随着我国国民经济的高 速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍使用的计 价器只具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有 90%为台湾所生产。现今我 国生产计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。 现在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关 注。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志， 是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论 是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。 而自从单片微型计算机 1976 年问世以来发展非常迅速，现在已成为微型计算机 一
11、个很重要的分支，在现实生活中应用越来越广泛，已经对人类产生了巨大的影响， 尤其是美国 Intel 公司的 MCS51 系列单片机，由于其集成度高、处理功能强、性 2 能价格比高、可靠性高、系统结构简单，可以灵活的与其他芯片组成众多的测量电 路用于速度、温度、深度、高度、湿度、光强等方面的测量和研究等特点，在我国 现代化生活、生产中已经得到了广泛的应用，如在工业检测控制、仪器仪表、电子 工业、机电一体化等众多领域取得了令人瞩目的成果。本设计利用 MCS51 系列单 片机扩展方便、可靠性能高、处理功能强、速度高等特点，实现对出租车里程的测 量。 1.2 课题的主要任务及内容课题的主要任务及内容 本
12、课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用 LCD 实时显示里 程、候时时间和总价的出租车计价器系统。基于此任务，本课题的内容主要分为软 件和硬件两大部分，在遵循软硬件相结合的原则下，先熟悉软件环境，然后进行硬 件电路设计，再根据设计的硬件进行软件编程，进行模块化设计，并对各模块进行 调试，再焊接电路板，最后软硬件进行调试。 本文主要介绍了出租车计价器系统的设计思想、电路原理、方案论证以及元件 的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。 本文首先扼要介绍了该课题的产生背景、主要任务和内容；接着针对该课题的 任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计；继而具体介绍了出租车
13、计价 器系统的硬件设计，包括传感器的选择、单片机的选择、显示电路的设计；然后阐 述了该出租车计价器系统的软件设计，包括数据处理子程序的设计、显示子程序的 设计；最后针对仿真过程和硬件搭建过程中遇到的问题进行了具体说明与分析，对 本次设计进行了系统的总结，并对其进行了综合经济效益分析。 本文的核心部分是第 3、4、5 章。这 3 章内容具体介绍了硬件设计过程、软件 设计过程和系统仿真过程。 具体的硬件电路包括 STC89C54 单片机的外围电路以及 LCD 显示电路等。在电 路板上每一个硬件电路焊接完成后，每一部分单独调试，在各个部分调试成功后， 联调整个硬件电路，最后做出分析，得出结论。 软件
14、设计包括：芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子程序等，软 件采用 C 语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐 3 一设计，再分别进行调试，最后联调整个程序，判断是否达到预期的要求，得出结 论。仿真是整个设计的重要一环，也是设计能否实现的关键。 4 第二章第二章 出租车计价器系统总体方案设计出租车计价器系统总体方案设计 2.1 任务分析与实现任务分析与实现 本次毕业设计的题目是：出租车计价器系统设计。 其设计的任务是：以通用 MCS-51 单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数 转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程的测量，是经过 MCS-51 的定时/计数
15、器测出总的脉冲数乘以每圈 5 米，再经过单片机的计算得出的，其结果通过 LCD 显 示器显示出来。 本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为 L，在轮圈上安装 m 个永久磁铁，则 测得的里程值最大误差为 L/m。经综合分析，本设计中取 m=1。当轮子每转一圈， 通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚 P3.3 外部中断 1 端输入， 传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一 圈，中断数 n 与轮圈的周长 L 的乘积为里程值。 要求达到的各项指标及实现方法如下： (1)利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。 (2)对脉冲信号进行计数。 实现：利用单片机自带
16、的计数器 T1 对霍尔传感器脉冲信号进行计数。 (3)对数据进行处理，要求用 LCD 显示里程、候时时间和总价。 实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。 最终实现目标：出租车计价器具有里程、候时时间与总价显示功能，采用单片 机作控制，显示电路可显示里程及总价。整个设计过程包括硬件电路的搭建，软件 的编程，系统的调试，调试通过后，固化程序，脱离开发系统运行。 2.2 出租车计价器系统硬件方案设计出租车计价器系统硬件方案设计 自从 1971 年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的不断进步，微型 机主要向两个方向发展：一个向高速度，高性能的高档微型计算机方向发展。一个 向稳定可靠，小而廉价的单片机方向发展。所谓的单片机，就是把中央处理器 CPU、只读存储器 ROM、定时/计数器以及 I/O 接口电路等集成在一块集成电路芯 5 片上的微型计算机。从组成和功能上看，它具有微型计算机的含义。 单片机由于将 CPU、内存和一些必要的接口集成到一个芯片上，并且面向控制 功能将结构作了一定的优化，所以它有一般芯片不具有的特点： (1)体积小、重量轻； (2)电源单一、功耗
